【正文】 進(jìn)行高位卸載。圖3—5 動(dòng)臂舉升油缸兩鉸接點(diǎn)設(shè)計(jì) 動(dòng)臂油缸行程的確定在選定動(dòng)臂油缸鉸接點(diǎn)的位置后，便可用與求動(dòng)臂長(zhǎng)度相同的解析法或作圖法求出其油缸行程： （3—4）式中 ——?jiǎng)颖塾透椎淖畲蟀惭b距離仍M——?jiǎng)颖塾透椎淖钚“惭b距離MH。但不論那種連接方式，都要使動(dòng)臂油缸的下端到地面的距離HM滿足裝載機(jī)離地間隙的要求。動(dòng)臂油缸與車架有兩種連接方式：油缸下端與車架鉸接(圖3—6a)；油缸中部或上端與車架鉸接(圖3—6b)。 確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置及動(dòng)臂油缸的行程確定動(dòng)臂油缸與動(dòng)臂及車架的鉸接點(diǎn)H、M的位置(圖3—5)，通常參考同類樣機(jī)，同時(shí)考慮動(dòng)臂油缸的提升力臂與行程的大小選定。圖3—4 動(dòng)臂油缸鉸接點(diǎn)的確定這個(gè)結(jié)論是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)橛蓤D3—5可知，兩種結(jié)構(gòu)的油缸的最小工作力臂均出觀在鏟斗被舉到最高位置時(shí)，但圖3—5（a）中小于圖3—5（b）中的，并且都為銳角，而力臂大小為。但是，采用底部鉸接式油缸時(shí)，要使M點(diǎn)前移是比較困難的，它受前橋限制，支座布置也較麻煩，如圖3—7a所示，為克服M點(diǎn)前移的困難，可采取M點(diǎn)上移(即加大)和H點(diǎn)向B點(diǎn)方向前移的辦法，使舉升動(dòng)臂油缸幾乎呈水平狀態(tài)，計(jì)算證明，這樣布置也能得到較好的舉升特性。M點(diǎn)往前橋方向靠是比較有利的?？紤]到聯(lián)合鏟裝(邊抓入邊舉臂)工況的需要，在滿足M點(diǎn)最小離地高度要求的前提下，令工況Ⅰ時(shí)HM近似于水平，一般取HM與水平線成10o~15o夾角。如圖34所示，一般H點(diǎn)選定在AB聯(lián)線附近或上方，并取。 動(dòng)臂舉升油缸的布置應(yīng)本著舉臂時(shí)工作力矩大、油缸穩(wěn)定性好、構(gòu)件互不干擾、整機(jī)穩(wěn)定性好等原則來(lái)確定。鏟斗卸載角通常隨卸載高度的降低而稍有減小，若鏟斗的卸載角小于45o時(shí)，可減小BC或的長(zhǎng)度來(lái)滿足對(duì)卸載角的要求。根據(jù)搖臂的結(jié)構(gòu)尺寸和鏟斗在任意位置能卸凈物料這一條件，作出鏟斗在不同卸載位置時(shí)所對(duì)應(yīng)的搖臂與轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿鉸接點(diǎn)位置，連接各點(diǎn)得一曲線，過(guò)點(diǎn)作此曲線的內(nèi)包圓弧，則圓弧的圓心G即為與車架的交接點(diǎn)，圓弧的半徑G既為轉(zhuǎn)斗油缸的最小安裝尺寸。根據(jù)已經(jīng)選定的工作裝置連桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)，畫(huà)出動(dòng)臂和鏟斗在地面時(shí)鏟斗后傾的位置及搖臂和動(dòng)臂的鉸點(diǎn)E；將動(dòng)臂由最低到最高位置時(shí)的轉(zhuǎn)角分成若干等分，提升動(dòng)臂到不同的角度，并保持后傾鏟斗的平移性，依次畫(huà)出BC的相應(yīng)位置：、……，并使它們互相平行；然后畫(huà)出鏟斗在最大卸載高度時(shí)的卸載位置（取卸載角），得。設(shè)計(jì)時(shí)初步取m=(~)lD，le=(~)lD，EF=（~）lD，DE=（~）lD。彎曲搖臂的夾角一般不大于30o，否則使構(gòu)件受力不良。搖臂是形狀以及長(zhǎng)短臂的比例關(guān)系及鉸點(diǎn)E的位置的確定，主要考慮連桿的受力情況及它們?cè)诳臻g布置的方便和可能性，同時(shí)轉(zhuǎn)斗油缸的行程及連桿的長(zhǎng)度也不要過(guò)大。通常BC與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑之間的夾角ψ=100o~120o；BC=（~）lD（見(jiàn)圖3——3）。 確定C 、D兩點(diǎn)時(shí)，既要考慮對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，如必須保證鏟斗在各工況時(shí)的轉(zhuǎn)角，又要注意動(dòng)力學(xué)要求，如鏟斗在鏟裝物料時(shí)應(yīng)能輸出較大的鏟取力，同時(shí)，還要防止前述各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)被破壞的現(xiàn)象。相對(duì)前輪胎，E點(diǎn)在其外廓的左上部。它對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比、倍力系數(shù)、連桿機(jī)構(gòu)的布置以及轉(zhuǎn)斗油缸的長(zhǎng)度等都有很大影響。 A點(diǎn)位置的變化，可借挪動(dòng)點(diǎn)和輪胎中心點(diǎn)的位置來(lái)進(jìn)行。A點(diǎn)位置盡可能低一點(diǎn)，以提高整機(jī)工作的穩(wěn)定性，減小機(jī)器高度，改善司機(jī)視野。 (4)以點(diǎn)為圓心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鏟斗48o，即得鏟斗被舉升到最高位置圖(工況Ⅲ)。 （3—2） 圓整后取Rd=715mm。作圖時(shí)，應(yīng)使輪胎前緣與工況Ⅱ時(shí)鏟斗后壁的間隙盡量小些，目的使機(jī)構(gòu)緊湊、前懸小，但一般不小于50mm ；輪胎中心Z的y軸坐標(biāo)值應(yīng)等于輪胎的工作半徑： （3—1）式中 ——輪胎動(dòng)力半徑， mm； ———輪轂直徑，mm； ——輪胎寬度，mm；——輪胎斷面高度與寬度之比。(1) 以B點(diǎn)為圓心，使鏟斗順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)48o，即工況Ⅱ。 由于B點(diǎn)的x坐標(biāo)值越小，轉(zhuǎn)斗鏟取力就越大，所以B點(diǎn)靠近O 點(diǎn)是有利的，但它受斗底和最小離地高度的限制，不能隨意減小；而B(niǎo) y坐標(biāo)值增大時(shí)，鏟斗在料堆中的鏟取面積增大，裝的物料多，但這樣就縮小了B點(diǎn)與連桿鏟斗鉸接點(diǎn)C的距離，使鏟取力下降。 畫(huà)鏟斗圖 把已設(shè)計(jì)好的鏟斗橫截面外輪廓按比例畫(huà)在坐標(biāo)里，斗尖對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，斗前臂與x軸呈前傾角。圖解法是在初步確定了最大卸載高、最小卸載距離、卸載角、輪胎尺寸和鏟斗幾何尺寸等參數(shù)后進(jìn)行的，它通過(guò)在坐標(biāo)圖上確定工況Ⅱ（見(jiàn)圖3—1）時(shí)工作工作機(jī)構(gòu)的九個(gè)鉸接點(diǎn)的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面，必須滿足鏟斗舉升平動(dòng)、自動(dòng)放平、最大卸載高度、最小卸載距離和各個(gè)位置的卸載角等要求；在動(dòng)力學(xué)方面，主要是在滿足挖掘力、舉升力和生產(chǎn)率的要求前提下，使轉(zhuǎn)斗油缸和舉升油缸的所需輸出力及功率盡量減小。 設(shè)計(jì)方法 因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)直接與整機(jī)的基本性能和工作參數(shù)有關(guān)，所以通常是先初步設(shè)計(jì)出整機(jī)的主要參數(shù)，然后以其為條件，再進(jìn)行連桿系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)。當(dāng)舉升油缸閉鎖時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)斗油缸，鏟斗將繞B點(diǎn)作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖，舉升油缸動(dòng)作時(shí)，鏟斗將作復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即一邊隨動(dòng)臂對(duì)A點(diǎn)作牽連運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又相對(duì)動(dòng)臂繞B點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 機(jī)構(gòu)分析反轉(zhuǎn)六桿工作機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)斗機(jī)構(gòu)和動(dòng)臂舉升機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成。因此，只有在綜合考慮各種因素的前提下，對(duì)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，通過(guò)多方案比較，才能最后選出最佳構(gòu)件尺寸及鉸接點(diǎn)位置，使所設(shè)計(jì)的工作裝置不僅滿足使用要求，況且具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。工作裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，因?yàn)榻M成工作裝置的各構(gòu)件的尺寸及位置的相互影響，可變性很大。 2)保證作業(yè)時(shí)與其它構(gòu)件無(wú)運(yùn)動(dòng)干涉。 3)連桿機(jī)構(gòu)(由動(dòng)臂、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂——連桿或托架等組成)的設(shè)計(jì)。額 定 斗 容： 3 m3額 定 載 重 量： 50 KN 整 機(jī) 質(zhì) 量： t 輪 距： 2150 mm 軸 距： 3427 mm 輪 胎 規(guī) 格： —25 最大 卸載 高度： 2970 mm 最小 卸載 距離： 1200 mm 工作裝置敗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括： 1)確定動(dòng)臂長(zhǎng)度、形狀及與車架的鉸接位置。 （2—13）鏟斗斗容的誤差率 （2—14）所以鏟斗的設(shè)計(jì)合格。 額定斗容(堆裝斗容)鏟斗堆裝的額定斗容是指斗內(nèi)堆裝物料的四邊坡度均為1：2，此時(shí)額定斗容可按下式確定(圖2—5) （212）式中 c——物料堆積高度(米)。(平裝斗容)鏟斗平裝的幾何斗容可按下式確定(圖2—5)。因此取α0=500，切削角δ0=300。 （2—2） mm式中 a1鏟斗側(cè)壁切削刃的厚度 取b—輪距bw輪胎寬度根據(jù)設(shè)計(jì)資料有 （2—3）所以有： （2—4）斗底長(zhǎng)度Lg是指由鏟斗切削刃到斗底與后斗壁交點(diǎn)的距離： （2—5）后斗壁長(zhǎng)度是指出后斗壁上緣到與斗底相交點(diǎn)的距離 （2—6）擋板高度： （2—7）鏟斗圓弧半徑： （2—8）鏟斗與動(dòng)臂鉸銷距斗底的高度: (29)鏟斗側(cè)壁切削刃相對(duì)于斗底的傾角。鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R可按下式計(jì)算 （21）使用平裝斗容計(jì)算公式：式中 ——幾何斗容量 ( 圖2—4中所示陰影斷面 ) ，由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給定(米3)；B。由于鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑R不僅影響鏟起力和插入阻力的大小，而且與整機(jī)的總體參數(shù)有關(guān)。 鏟斗基本參數(shù)的確定 鏟斗寬度應(yīng)大于輪胎外側(cè)寬度100一200毫米，以防止鏟掘物料所形成的階梯地面，而損傷輪胎側(cè)面和容易打滑而影響牽引力。相反，如底邊短，不但鏟斗的鏟起力大，而且卸載時(shí)，斗刃口的降落高度小，也易于將物料卸凈。 鏟斗底板的弧度(圓弧半徑，見(jiàn)圖2—2)越大，鏟掘時(shí)泥土的流動(dòng)性越好，但對(duì)于流動(dòng)性差的巖石等，則應(yīng)將底邊加長(zhǎng)而弧度減小，使鏟斗容積加大，比較容易鏟取。 鏟斗的側(cè)刃 弧線型側(cè)刃的插入阻力比直線型側(cè)刃小，但弧線型側(cè)刃容易從兩側(cè)泄漏物料，不利于鏟斗的裝滿，適于鏟裝巖石。用于插入阻力較小的松散物料或粘性物隊(duì)其鏟斗可以不裝斗齒。 鏟斗的斗齒 裝有斗齒的鏟斗在裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，插入力由斗齒分擔(dān)，形成較大的比壓，利于插入密實(shí)的料堆或松物料或撬起大的塊狀物料，便于鏟斗的插入，斗齒磨損后容易更換。這種切削刃由于中間突出，在插入料堆時(shí)，插入力可以集中作用在斗刃中間部分，易于插入料堆，同時(shí)對(duì)減少“偏裁切入”有一定的效果。直線型切削刃簡(jiǎn)單并利于地面刮平作業(yè)，但切削阻力較大。用于土方工程的裝載機(jī)，因作業(yè)對(duì)象較廣，因此多采用正常斗容的通用鏟斗，以適應(yīng)鏟裝不同物料的需要。 鏟斗是在惡劣的條件下工作，承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨削，所以要求鏟斗具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)要耐磨。因此，在動(dòng)臂提升過(guò)程中，鏟斗或多或少總要向后翻轉(zhuǎn)一些。國(guó)產(chǎn)zL50裝載機(jī)的工作裝置就是這種反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)(圖1—1b)。反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)當(dāng)鏟斗位于運(yùn)輸位置時(shí)，連桿與動(dòng)臂軸線相交，因此，難于布置在同一平面內(nèi)。其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是，發(fā)出最大鏟起力P時(shí)的鏟斗轉(zhuǎn)角α是正的，且鏟起力變化曲線陡峭(圖1—2a曲線③)，因此，在提升鏟斗肘的鏟起力較大，適于裝載礦石(圖1—2d)，不利于地面的挖掘；鏟斗傾斜時(shí)的角速度小，卸料平緩，但難于抖落砂土；升降動(dòng)臂時(shí)能基本保持鏟斗平移，因此物料撒落少，易于實(shí)現(xiàn)鏟斗自動(dòng)放平(圖1—2e)；搖臂——連桿的傳動(dòng)比較小。國(guó)產(chǎn)zK4—10裝載機(jī)的工作裝置就是采用這種正轉(zhuǎn)雙連桿機(jī)構(gòu)。如將轉(zhuǎn)斗油缸布置在動(dòng)臂上方(圖3—3b、d)，則在動(dòng)臂提升時(shí)，轉(zhuǎn)斗油缸軸線與動(dòng)臂軸線不會(huì)交叉，因而這種布置便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂、搖臂——連桿與轉(zhuǎn)斗油缸的中心線布置在同一平面內(nèi)，工作裝置受力較好。缺點(diǎn)是提升動(dòng)臂鏟斗便后傾，因此，如保證動(dòng)臂在最大卸載高度時(shí)，鏟斗的后傾角適當(dāng)，則動(dòng)管在運(yùn)輸位置時(shí)，鏟斗的后傾角較小，易造成鏟斗內(nèi)物料的撒落。缺點(diǎn)是鏟起力變化曲線陡峭(圖1—2曲線①)；搖臂——連桿的傳動(dòng)比較小，為提高傳動(dòng)比，需加長(zhǎng)搖臂——連桿的長(zhǎng)度，給結(jié)構(gòu)布置帶來(lái)困難，并影響駕駛員的視野。 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)又可分為正轉(zhuǎn)單連桿(圖1—2a、b)和正轉(zhuǎn)雙連桿(圖1—2c、d)兩種形式。 正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏟斗與搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同(圖1—3a、b、c、d)。不同型式的連桿機(jī)構(gòu)，鏟斗的鏟起力P隨鏟斗轉(zhuǎn)角α的變化關(guān)系，傾斜時(shí)的角速度大小以及工作裝置的運(yùn)動(dòng)特性也不同。其動(dòng)臂的前端和鏟斗鉸接，動(dòng)管的后端和車架上部支座鉸接，動(dòng)管油缸兩端分別和動(dòng)管及車架底部支座鉸接，轉(zhuǎn)斗油缸一端和車架鉸接，另一端和搖臂鉸按，搖臂則鉸接在動(dòng)臂上，連桿一端和搖臂鉸接，另一端和鏟斗鉸接。 國(guó)產(chǎn)ZL3Z1—160裝載機(jī)均采用有鏟斗托架的工作裝置。 有鏟斗托架的工作裝置，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，同時(shí)，由于轉(zhuǎn)斗油缸及鏟斗都是直接鉸接在托架上，所以鏟斗的轉(zhuǎn)動(dòng)角較大。當(dāng)托架、動(dòng)臂、連桿及車架支座構(gòu)成的是平行四連桿機(jī)構(gòu)，則在動(dòng)留提升、轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，鏟斗始終保持平移，斗內(nèi)物科不會(huì)撤落。有鏟斗托架的工作裝置如圖1—1a所示。由動(dòng)臂、動(dòng)臂油缸、鏟斗、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂——連桿(或托架)及車架相互鉸接所構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)，在裝載機(jī)工作時(shí)要保證：當(dāng)動(dòng)臂處于某種作業(yè)位置不動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)斗油缸作用下，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖時(shí)，動(dòng)臂在動(dòng)臂油缸作用下提升或下降鏟斗過(guò)程中，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)能使鏟斗在提升時(shí)保持平移或斗底平面與地面的夾角變化控制在很小的范圍，以免裝滿物料的鏟斗由于鏟斗傾斜而使物料撒落；而在動(dòng)臂下降時(shí)，又自動(dòng)將鏟斗放平，以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。鏟斗用以鏟裝物料；動(dòng)臂和動(dòng)臂油缸的